概念学习障碍及其教学对策——兼谈概念教学的过程模型的构建

时间：2015-12-20 16:47:25 所属分类：教育理论 浏览量:

摘要：概念学习在中学化学学习中占据重要地位，本文通过分析概念学习的心理过程，阐述概念学习障碍的类型，构建概念教学的过程模型，并以物质的量、摩尔质量的教学设计作为过程模型操作的例证，提出实施概念教学的策略。 关键词：概念教学过程模型障碍策略

摘要：概念学习在中学化学学习中占据重要地位，本文通过分析概念学习的心理过程，阐述概念学习障碍的类型，构建概念教学的过程模型，并以物质的量、摩尔质量的教学设计作为过程模型操作的例证，提出实施概念教学的策略。

关键词：概念教学过程模型障碍策略

人们认识事物时，把事物的属性及其相互关系，经分析、比较、综合等作用，概括地、定型地代表一个物体、动作、性质、状况等的抽象的共同观念叫做概念。因此，概念是客观事物本质属性在人脑中的反映。化学概念是反映物质在化学运动中的固有属性的一种思维形式，它是化学知识的基本元素和重要组成部分，是掌握物质变化规律的基础，也是深刻理解化学原理的基础，对培养学生的能力起着重要的作用。

在实际教学中，有些化学概念学生容易学习，有些则非常难学，教师使用相同或相似的方法进行不同的化学概念教学时，取得的效果相差甚远。如“物质的量”及其单位“摩尔”的学习，教师觉得难教、学生觉得非常难学。化学概念的建立应该具有一般的基本过程，我们试图从化学概念的基本特征和建立概念的心理过程中寻找化学概念有效教学的策略，使得学生能够有效地学习化学概念，从而促进化学的有效学习。

1 概念学习的特征

概念的学习过程是“反映事物本质属性的共同观念”在人的大脑中从无到有的过程，因此，有必要全面认识概念及其建立的过程，即概念的特征和概念建立的心理过程。

1.1 概念的特征

1.1.1 内涵和外延

任何一个概念都有它明确的内涵和外延。

内涵是指概念所反映的事物的本质属性，通常是通过下定义的方法来表示的，如“物质的量”的定义是“含有一定数目粒子的集体”，给概念下定义是对事物的本质属性的认识在一定阶段上的总结。概念不仅对所反映的事物的本质属性有质的规定性，有些概念还具有量的规定性。因此，一般来说，概念既可以用文字或语言的形式来表述，有些概念还可以用数学公式予以定量阐述，如“物质的量”又可定义为“n=N/NA”。

外延是指概念所涉及的范围和条件。如“物质的量”的外延是“含有一定数目粒子”这一本质属性的粒子集体的类型，如分子、原子、离子（或原子团）、电子、质子、中子等。

1.1.2客观和可测

概念是从客观事物中概括和抽象出来的，它反映了客观事物的本质属性和内在联系，因此，具有客观性。如“物质的量”是客观存在的不同类型的粒子的集体。

同时具有质和量两个规定性的概念叫物理量。一切物理量都能被测量，用仪器进行直接的测量，用公式进行间接的计算，还可以通过测量其他物理量进行间接的测量。如“物质的量”的测量，可以通过间接测量质量、气体体积等方法进行。

1.1.3抽象和精细

一个概念能够反映出大量形形色色的物质的共同属性，因而具有高度的概括性和抽象性，它超脱了具体的现象而说明了事物的本质。一个被抽象的概念，还可派生出新的概念，称为概念的多重抽象性。如“物质的量”可派生出“摩尔质量”、“气体摩尔体积”和“物质的量浓度”等。

客观事物的方方面面的属性，表面上看来有些属性是相似或相近的，但用不同的概念能够把这些属性精确地区分开。例如，“量”是人们生活中经常使用的一个含混概念，人们说“量”的多少，可能是质量、体积、纯度、质量分数等等。然而，概念却能准确地区分它们。

1.1.4发展和变化

概念是在科学实践中逐步形成和发展起来的，一个概念的内涵是否正确，外延是否恰当都要用实践来检验，并随着科学实践的深入发展而不断得到补充、修正和重构。原子的概念从德谟克里特提出，经历了“实心球模型— 布丁模型—行星模型—卢瑟福模型—分层模型—原子核模型—电子云模型”。由此可见，科学发展的历史，也是概念产生和发展的历史，同时也应该成为概念学习发展的过程。

1.1.5联系和结构

概念和概念之间虽然可以进行精确的区分，但它们之间并不是孤立的，它们之间存在着直接的或间接的联系，其主要形式是从属和并列。在从属关系中，下位概念从属于上位概念，如氧化还原反应与氧化反应的关系，氧化还原反应属于上位概念，而氧化反应属于下位概念。氧化还原反应的学习是在氧化反应和还原反应学习之后进行的，称为上位学习；反之，在具有上位概念的情况下学习下位概念称为下位学习。并列关系指的是概念与概念间既不产生从属关系，也不产生总括关系，但相互之间具有潜在的联系，如质量与物质的量等。

1.2 概念学习的过程

关于人的认识的发展过程，列宁曾做过这样的概括：“从生动的直观到抽象的思维，并从抽象的思维到实践，这就是认识真理、认识客观存在的辩证的途径”。认知心理学认为，形成概念是人在认识事物的过程中积极主动地进行概括、推理、提出假设，并将这一假设应用于日后遇到的事例中加以检验。由此可知，概念的形成是以感觉、直觉和表象为基础的，以分析、综合、抽象、概括、系统化和具体化为主要思维活动，从个别到一般、从具体到抽象、从现象到本质的认识过程。因此，可以将学生概念学习的过程划分为：

1.2.1感知现象

感知是由于环境对感官的刺激引起的事物的整体属性在人脑中的反映，属于认知过程中的感性阶段，概念学习的感知来自于客观环境（对客观事物的生活经验）和教育环境（教材、图片、模型、录像和实验等）。但要注意的是：人的知觉系统摄取和加工外部环境信息的能力是有限的，应该对刺激进行选择和过滤；同时感知受到人的需要、愿望、兴趣、以往经验（前概念）的影响。

1.2.2思维加工

思维是人脑对客观事物的间接的和概括的反映，主要包含抽象和概括两个过程：抽象就是在思想上区别某种事物的本质属性和非本质属性，从而抽取本质属性；概括则是将某种事物的本质属性推广到同类事物中去。这一过程依赖于各种思维方法的综合运用。不同概念的形成，其思维方法不尽相同，最基本的有：①分析概括一类事物的共同属性和本质特征，如化学反应、糖类、蛋白质；②抽取物质的某一属性，得出表征物质某种性质的量，如相对分子质量、相对原子质量、摩尔质量、气体摩尔体积；③用理想化的方法进行科学抽象，如理想气体、分子模型、原子模型；④概念的组合及发展，如摩尔质量（质量和物质的量）、气体摩尔体积（物质的量和气体体积）、物质的量浓度（物质的量和溶液体积）；此外，还有运用演绎、类比及等效的方法等。

1.2.3形成概念

形成定义是形成概念的认知活动的最高境界，也是进一步理解概念的基本依据。

概念的定义方法一般有：①属加种差，如酸性氧化物是在其属概念——氧化物的基础上进行的；②操作定义，如摩尔质量是将物质的质量与物质的量的比值这一数学操作进行定义的；③外延定义，对于外延边界清楚的集合概念，若能举出他的全部外延，就可以下肯定外延的定义，如不饱和溶液，就是指没有达到饱和状态的溶液。

理解概念主要从以下三个方面考察：①明确引入概念的原因；②明确概念的内涵和外延；③了解概念与相关概念之间的区别和联系。

1.2.4重构认知

新概念形成后，如果不能与原有认知结构建立起意义联系，在一定程度上意味着概念没有真正建立。认知结构的重构，主要是使头脑中散乱的现象和事实、概念、理论形成秩序，使头脑中的化学知识得以扩展、更新或重构，这一过程是由同化和顺应使认知结构达到新的平衡的过程。

2 概念学习的障碍

中学生的逻辑思维正处在由经验型向理论型发展的阶段，思维的品质不够健全，使得他们在学习概念时存在着一定的困难，可能形成各种学习障碍。我们认为，中学生概念学习的障碍主要表现为与概念学习四个心理过程相对应的四个方面：

2.1 感性认识不足

感性材料是形成和掌握概念的前提和必要条件，感性认识不足是概念学习的主要障碍之一。例如，如果没有观察过化学反应，就不能掌握化学变化。用以表征物质特殊性质的概念，如“物质的量”是对含有6.02×1023个粒子的集合体的抽象，远离人们的日常生活经验，不能找到直接的感性材料，从而导致了学习障碍。

2.2 思维方法不当

概念的学习是在获得足够多的感性材料后，利用各种思维方法形成科学的概念。没有掌握建立科学概念的正确思维方法和思维过程，是概念学习的又一障碍。如果在建立概念过程中不能运用分析、综合、比较、分类、类比、抽象、概括、推理判断以及理想化等思维方法和思维过程，就很难使感性认识上升到理性认识，即形成的概念只能处于浅表的感性层次。

2.3 定势思维影响

长期的思维实践中，每个人都形成了自己惯用的、格式化的思考模式，当面临现实问题时，我们能不假思索地把它纳入特定的思维框架，并沿着特定的思路对它们进行思考和处理，即思维定势。思维定势的益处是用来处理日常事务和一般性问题，能驾轻就熟，得心应手。然而，思维定势的弊端在面临新情况、新问题而需要开拓创新时，就会变成“思维枷锁”，阻碍新观念、新点子的构想，同时也阻碍了对新知识的吸收。正如法国生物学家贝尔纳所说的：“妨碍人们学习的最大障碍，并不是未知的东西，而是已知的东西。” 学习“物质的量”时，按照汉语习惯，“物质的量”相对于“物质的质”而言，通常理解为“物质（宏观或微观）的多少”，这与科学的含义有很大的差别。

2.4 相关概念干扰

概念之间既有联系、又有区别，学生常常不能区分相邻、相近的概念，这是相关概念干扰的表现之一。如物质的量与质量、物质的量与它的单位摩尔、摩尔质量与相对分子质量、物质的量浓度与溶质的质量分数等概念间的关系是学生概念学习中常见的混淆点。

相关概念干扰的表现之二是前概念的干扰。学习科学概念前，学生已经从日常生活或以前的学习中积累了不少与概念有关的感性经验，对客观事物有了一定的认识，形成了一定的概念，其中有些是片面的、错误的，从而干扰了科学概念的形成。

3 教学模型的构建

根据奥苏贝尔的同化说，知识的获得过程是以文字或其它符号表征的意义同学习者认知结构中原有相关的观念（包括表象、概念或命题）相联系并发生相互作用后，转化为个体的意义的过程，即知识掌握过程是材料的逻辑意义与学生的原有认知结构中的原有观念相互作用，从而产生个体心理意义的过程。结合概念学习的心理过程，从更普遍的意义上构建化学概念教学的过程模型：

过程

感性体验

思考探索

导出概念

应用反馈

内容

呈现感性材料

创设教学情境

步步设疑，讨论交流提出问题，合作探究

总结交流结果

抽取概念本质

应用概念，内化巩固激励评价，转换创新

方式

描述、实验、提问

阅读、音响、课件

质疑、讨论、交流

实验、探究、自学

汇报、总结、整合

重组、提炼、讲述

模仿、练习、讨论

反馈、评价、反思

作用

概念学习的前提

概念学习的关键

概念学习的中心

概念学习的深化

根据上表，在具体实施概念教学的过程中，可以演变成更多、更具体的教学程序。

3.1“摩尔”教学过程设计

教学过程

学习过程

活动内容

感性体验

感知现象

以曹冲称象为背景，引出巨大、微小物体的称量思想。

思考探索

思维加工

以数学运算为内容，体验阿伏加德罗常数，探索阿伏加德罗常数与质量和相对分子质量的关系。

导出概念

形成概念

引出摩尔概念。

应用反馈

重构认知

通过练习，感受概念内涵和外延，总结概念间的关系。

3.2“摩尔质量”教学过程设计

教学过程

学习过程

活动内容

感性体验

感知现象

以实物照片为背景，感受1 mol物质。

思考探索

思维加工

以数学运算为内容，探索1 mol物质和物质质量间的关系。

导出概念

形成概念

阐述概念内涵，构建公式、推导单位，分析概念外延。

应用反馈

重构认知

总结概念间的相互关系。

由上述的全新概念“摩尔”和导出概念“摩尔质量”的教学实例中可以反映出，在具体概念的教学中均可以采用概念教学的基本过程模型进行教学。

4 概念教学的策略

根据上述关于概念建立的心理过程和概念教学的过程模型的讨论，我们可以得出与概念教学过程相适应的解决策略。

4.1 形象直观演示，获得感性知识

通过运用生动的直观形象，如观察实验(演示实验或学生实验)、图表和模型、计算机模拟动画等，让学生从中了解有关某概念的部分信息，获得有关概念的感性认识，为认知结构中接纳和理解这一概念奠定基础。在获得感性认识的基础上，指导学生自觉地将观察到的宏观现象与物质的微观变化联系起来思考，进而从微观角度加深对概念的理解。

然而，由于人的感知系统的容量有限，教学中应精选直观教学的内容，尽可能采用最常见、最易得、最经济和最形象的直观内容，从而确保学生对感性知识的有效获取。

4.2 分析特征信息，抽象相关信息

在教学情境中，有意提供一系列与概念相关的信息，进行辨别、提取和概括。然后从部分事例中已确认的特征信息入手分析各类事例，逐步舍弃干扰信息，使特征信息的精度和准度提高，在此基础上，将有关特征以一定的方式联系组合起来，构成概念的抽象定义。在这一过程中，关键要指导学生的思维方法和思维过程。

对特征信息进行抽象，有助于用语言清晰准确地表述和有序地记忆这些特征，这就成为学生掌握概念的前提和关键。

4.3 准确表述内涵，清晰界定外延

引导学生将与某概念有关的本质特征组合起来，用语言或文字形式加以概括和提炼，即表述，可分为具体性表述和定义性表述，具体性的表述“口语化”特征明显，所反映的信息一目了然，把握比较容易；而定义性表述则更能反映概念的丰富内涵，文字简练、表达精确、逻辑性强。如化学键是相邻原子间强烈的相互作用。

概念的外延常常通过定义中反映特征信息的关键词来限制。如化学键概念定义中的“相邻”、“强烈”。

4.4 深化发展概念，形成概念系统

人的思想是由现象到本质、由肤浅到深刻不断深化、以至无穷的过程。人的认识不断深化，必然促使概念不断发展。如氧化还原反应概念学习经历“氧的得失— 化合价升降—电子转移”的过程，从而使概念及其相关概念的定义趋于完善。这说明概念是发展和变化的，因此，在具体教学中，应尊重学生的认知水平，恰如其分地描述和表达不同阶段的概念。

学习心理学认为，一个重要概念，是在概念的系统中形成和发展的。引导学生利用认知结构中原有的、适当的概念系统来接纳和学习新概念是十分必要的。其主要方法是：将新概念与认知结构中的适当概念相联系，并促进对新概念的关键属性或定义的理解；将新概念与原有概念进行精确分化，找出它们之间的相同、相似和相异之处；将相关的概念融会贯通，组成整体结构，便于记忆和运用。

通过以上论述，可以认为在概念教学中均可以采用上述构建的概念教学的过程模型来设计并组织教学，但教学的原则是因材施教，教学的标准是有效教学。我们认为，应从学习内容、学习者和教育者三方面思考和探讨“因材施教”中的“材”：具体概念的教学过程模型不是唯一的、固定的，它应随着教学体系、教学内容的变化而变化，它应随着学生年龄、学习能力的变化而变化，它还应随着教师的教学风格与教学资源的变化而变化。但不管选择何种教学过程，概念教学都应具有某些共同特征和基本过程，都应遵循有效教学的目标。

参考文献

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